基于單片機的數(shù)字溫度計控制設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 換為十進制；當(dāng)符號位Ｓ＝１時，表示測得的溫度值為負值，要先將補碼變成原碼，再計算十進制數(shù)值。表 2 是一部分溫度值對應(yīng)的二進制溫度數(shù)據(jù)。 表 1 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換時間表 R1 R0 分辨率 /位 溫度最大轉(zhuǎn)換時間 /ms 0 0 9 0 1 10 1 0 11 375 1 1 12 750 DS18B20 完成溫度轉(zhuǎn)換后，就把測得的溫度值與 RAM 中的 TH、 TＬ字節(jié)內(nèi)容作比較。若Ｔ＞ TH 或 T＜ TL，則將該器件內(nèi)的報警標志位置位，并對主機發(fā)出的報警搜索命令作出響應(yīng)。因此，可用多只 DS18B20 同時測量溫度并進行報警搜索。 在 64 位 ROM 的最高有效字節(jié)中存儲有循環(huán)冗余檢驗碼（ CRC）。主機 ROM 的前 56 位來計算 CRC 值，并和存入 DS18B20 的 CRC值作比較，以判斷主機收到的 ROM 數(shù)據(jù)是否正確。 DS18B20 的測溫原理是這這樣的 ,器件中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器１；高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩頻率明顯改變，所產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器２的脈沖輸入。器件中還有一個計數(shù)門，當(dāng)計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘 脈沖進行計數(shù)進而完成溫度測量。計數(shù)門的開啟時間由高溫度系數(shù)振蕩器來決定，每次測量前，首先將－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)分別置入減法計數(shù)器１、溫度寄存器中，計數(shù)器１和溫度寄存器被預(yù)置在－ 55℃所對應(yīng)的一個基數(shù)值。 減法計數(shù)器１對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當(dāng)減法計數(shù)器１的預(yù)置值減到０時，溫度寄存器的值將加１，減法計數(shù)器１的預(yù)置將重新被裝入，減法計溫度 LSB 溫度 MSB TH 用戶字節(jié) 1 TL 用戶字節(jié) 2 配置寄存器 保留 保留 保留 CRC 山東英才學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 10 數(shù)器１重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到減法計數(shù)器計數(shù)到０時，停止溫度寄存器的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值就是所測溫度值。其輸出 用于修正減法計數(shù)器的預(yù)置值，只要計數(shù)器門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過程，直到溫度寄存器值大致被測溫度值。 表 2 一部分溫度對應(yīng)值表 溫度 /℃ 二進制表示 十六進制表示 +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0000 0191H + 0000 0000 1010 0001 00A2H + 0000 0000 0000 0010 0008H 0 0000 0000 0000 1000 0000H 1111 1111 1111 0000 FFF8H 1111 1111 0101 1110 FF5EH 1111 1110 0110 1111 FE6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時完成的，它有嚴格的時隙概念，因此讀寫時序很重要。系統(tǒng)對 DS18B20 的各種操作按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初使化 DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖）→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。 D S 1 8 B 2 0 D S 1 8 B 2 0 D S 1 8 B 2 04 .7 KGN D GN D GN DVC CVC C單 片機.... 圖 4 DS18B20 與單片機的接口電路 DS18B20 溫度傳感器與單片機的接口電路 DS18B20 可以采用兩種方式供電，一種是采用電源供電方式，此時 DS18B20 的 1 腳接地， 2 腳作為信號線， 3腳接電源。另一種是寄生電源供電方式，如圖 4 所示單片機端口接單線總線，為保證在有效的 DS18B20 時鐘周期內(nèi)提供足夠的電流，可用一個MOSFET 管來完成對總線的上拉。 當(dāng) DS18B20 處于寫存儲器操作和溫度 A/D 轉(zhuǎn)換操作時，總 線上必須有強的上拉，上拉開啟時間最大為 10us。采用寄生電源供電方式時 VDD 端接地。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接口必須是三態(tài)的。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。 DS18B20 有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序、寫時序。所有時序都是將主機作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù) 據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 山東英才學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 11 DS18B20 控制方法 DS18B20 有六條控制命令，指令約定代碼操作說明 CCH：跳過掃描溫度傳感芯片序列號 44H： 啟動 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換 BEH ： 讀 度溫度值 DS18B20 的復(fù)位時序 ： （ 1） 先將數(shù)據(jù)線置高電平 “1” 。 （ 2） 延時（該時間要求的不是很嚴格，但是盡可能的短一點） （ 3） 數(shù)據(jù)線拉到低電平 “0” 。 （ 4） 延時 750 微秒（該時間的時間范圍可以從 480 到 960 微秒）。 （ 5） 數(shù)據(jù)線拉到高電平 “1” 。 （ 6） 延時等待（如果初始化成功則在 15 到 60 毫秒時間之內(nèi)產(chǎn)生一個由DS18B20 所返回的低電平 “0” 。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無限的進行等待，不然會使程序進入死循環(huán)，所以要進行超時控制）。 （ 7） 若 CPU 讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平 “0” 后，還要做延時，其延時的時間從發(fā)出 的高電平算起（第（ 5）步的時間算起）最少要 480 微秒。 （ 8） 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平 “1” 后結(jié)束。 DS18B20 的讀時序 ： 對于 DS18B20 的讀時序分為讀 0時序和讀 1時序兩個過程。 對于 DS18B20 的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在 15 秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓 DS18B20 把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。 DS18B20 在完成一個讀時序過程，至少需要 60us才能完成。 （ 1）將數(shù)據(jù)線拉高 “1” 。 （ 2）延時 2微秒。 （ 3）將數(shù)據(jù)線拉低 “0” 。 （ 4）延時 15微秒。 （ 5）將數(shù)據(jù)線拉高 “1” 。 山東英才學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 12 （ 6）延時 15 微秒。 （ 7）讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到 1 個狀態(tài)位，并進行數(shù)據(jù)處理。 （ 8）延時 30微秒。 DS18B20 的寫時序 ： 對于 DS18B20 的寫時序仍然分為寫 0時序和寫 1時序兩個過程。 對于 DS18B20 寫 0時序和寫 1時序的要求不同，當(dāng)要寫 0 時序時，單總線要被拉低至少 60us，保證 DS18B20 能夠在 15us 到 45us 之間能夠正確地采樣 IO 總線上的“ 0”電平，當(dāng)要寫 1時序時，單總線被拉低之后，在 15us 之內(nèi)就得釋放單總線。 （ 1） 數(shù)據(jù)線先置低電平 “0” 。 （ 2） 延時確定的時間為 15 微秒。 （ 3） 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。 （ 4） 延時時間為 45微秒。 （ 5） 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。 （ 6） 重復(fù) 上（ 1）到（ 6）的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。 （ 7） 最后將數(shù)據(jù)線拉高。 山東英才學(xué)院畢業(yè)論文設(shè)計 13 第 3 章